C++入门(三)类与对象(上)

1.类的定义:

chass Classname{
    ;
}

class为定义类的关键字ClassName类的名字{}中为类的主体注意类定义结束时后面分号
类中的元素称为类的成员:类中的数据称为类的属性或者成员变量;   类中的函数称为类的方法或者成员函数

 2.类的定义方式:

1. 声明和定义全部放在类体中,需要注意:成员函数如果在类中定义,编译器可能会将其当成 内联函数处理。
2. 声明放在.h文件中,类的定义放在.cpp文件中

定义时需要加上类的作用域 (否则就是一个普通函数)

3. 类的访问限定符及封装

1.访问限定符

C++实现封装的方式:用类将对象的属性与方法结合在一块,让对象更加完善,通过访问权限选择性的将其接口提供给外部的用户使用。

权限访问符:

public(公有)

private(私有)

protected(保护)

权限访问符号使用:

1. public修饰的成员在类外可以直接被访问

2. protected和private修饰的成员在类外不能直接被访问(此处protected和private是类似的)

3. 访问权限作用域从该访问限定符出现的位置开始直到下一个访问限定符出现时为止

4. class与struct都可以定义类,class的默认访问权限为private,struct为public(因为struct要兼容C)

注意:

1.权限访问符只限制类外,不限制类内

2.成员变量在类内部具有全局属性,不受权限访问符号的约束

3.访问限定符只在编译时有用,当数据映射到内存后,没有任何访问限定符上的区别

使用:类内的成员变量一般加下划线或者加上m来区分成员变量与非成员变量

例1:

class Student2 {
public:	//public,private,protected:只限制类外
	//成员函数
	void SetStudentIofo(const char* name, const char* gender, int age) {
		strcpy(_name, name);
		strcpy(_gender, gender);
		_age = age;
	}
	void PrintStudentInfo() {
		cout << _name << " " << _gender << " " << _age << endl;
	}
private://成员在类外不可见
	//成员变量:在类内具有全局属性,任何地方都可以访问到
	//			和访问符号无关,定义位置也关系
	char _name[20];
	char _gender[3];
protected:
	int age;
};

面试题:

问题:C++中struct和class的区别是什么

 C++需要兼容C语言,所以C++中struct可以当成结构体去使用。另外C++中struct还可以用 来定义类。和class是定义类是一样的,区别是struct的成员默认访问方式是public,class是struct的成员默认 访问方式是private。

 2.封装

封装:将数据和操作数据的方法进行有机结合,隐藏对象的属性和实现细节,仅对外公开接口来 和对象进行交互。

封装本质上是一种管理:我们如何管理兵马俑呢?比如如果什么都不管,兵马俑就被随意破坏 了。那么我们首先建了一座房子把兵马俑给封装起来。但是我们目的全封装起来,不让别人看。 所以我们开放了售票通道,可以买票突破封装在合理的监管机制下进去参观。类也是一样,我们 使用类数据和方法都封装到一下。不想给别人看到的,我们使用protected/private把成员封装起 来。开放一些共有的成员函数对成员合理的访问。所以封装本质是一种管理。 

类的作用域:

类定义了一个新的作用域,类的所有成员都在类的作用域中。在类体外定义成员,需要使用 :: 作 用域解析符指明成员属于哪个类域。

例2 

class Person 
{ public: 
	void PrintPersonInfo(); 
	private: 
		char _name[20]; 
		char _gender[3];
		int  _age; 
}; // 这里需要指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域 
void Person::PrintPersonInfo() {  
	cout<<_name<<" "_gender<<" "<<_age<<endl; 
}

类的实例化:

用类类型创建对象的过程,称为类的实例化

1. 类只是一个模型一样的东西,限定了类有哪些成员,定义出一个类并没有分配实际的内存空 间来存储它

2. 一个类可以实例化出多个对象,实例化出的对象  占用实际的物理空间,存储类成员变量

3. 做个比方。类实例化出对象就像现实中使用建筑设计图建造出房子,类就像是设计图,只设 计出需要什么东西,但是并没有实体的建筑存在,同样类也只是一个设计,实例化出的对象 才能实际存储数据,占用物理空间  

class A {
public:
	char a;
	double b;
	int c;
	class B {
	public:
		char a;
		double b;
		int c;
	};
	B d;
};
int main() {
	A a;//实例化
	return 0;
}

注意:类的对象就是类类型的变量

类对象存储方式

一个类的大小,实际就是该类中”成员变量”之和,当然也要进行内存对齐,注意空类的大 小,空类比较特殊,编译器给了空类一个字节来唯一标识这个类。

例3

class A {
	int a;
};
class B {
	int a;
	void fun();
};
class C {

};
int main() {
	//类对象的大小和结构体大小计算规则相同
	A a;//对象中只存放成员变量
	B b;//成员函数不放在对象中
	C c;//空类大小为1
	cout << sizeof(a) << endl;
	cout << sizeof(b) << endl;
	cout << sizeof(c) << endl;
}
//输出
//4
//4
//1

结构体内存对齐规则 

1. 第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处。

2. 其他成员变量要偏移某个数字(对齐数)的整数倍

注意:对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值
VS中默认的对齐数为8

3. 结构体总大小为:最大对齐数(所有变量类型最大者与默认对齐参数取最小)的整数倍。

4. 如果嵌套了结构体的情况,嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处,结构体的整体大小就是所有最大对齐数(含嵌套结构体的对齐数)的整数倍。

例4

//class A {
//	int a;//从地址偏移为0处开始即“1”
//	char b;//8~1 最小值为1 偏移4的整数倍 从地址为“5”开始存储
//	double c;//8~8 最小值为8 偏移8的整数倍 从地址为“9”开始存贮 
//	//整体占16个字节 但是整个结构体要继续和8对齐
//	//结构体大小为最大偏移数的整数倍 16刚好
//};
//int main() {
//	A a;
//	cout << sizeof(a) << endl;
//	return 0;
//}
//输出
//16

例5

class A {
	char a;//地址1 大小1
	double b;//地址9 大小 8
	int c;//地址17 大小4
	//上述加起来大小为20 补齐至8的倍数--最终大小为24
};
int main() {
	A a;
	cout << sizeof(a) << endl;
	return 0;
}
//输出
//24

例6 我们也可以改变一下系统的最大对齐数继续研究以下上例

#pragma pack(1)
class A {
	char a;
	double b;	
	int c;
};
int main() {
	A a;
	cout << sizeof(a) << endl;
	return 0;
}
//输出
//13

例子7 接下来看这个例子,看完上述三个例子是不是会了基本的判断方法呢?结构体内嵌套的结构体也需要内存对齐哦。

尝试判断下例:会输出几呢?

class A {
	char a;
	double b;
	int c;
	class B {
		char a;
		double b;
		int c;
	};
};

输出的还是20哦!因为我们这里对类B仅仅时声明了而已,并没有引用它,所以它的大小不算入内存。这需要把它引入就会算入内存:

//以下我们标注的都是每个成员变量的在内存中的起始位置,默认第一个的地址为1
class A {
	char a;//1
	double b;//9
	int c;//17
	class B {
		char a;//25
		double b;//33
		int c;//45
	};
	B d;
};
//内存为48个字节
//注意每一个成员变量都要内存对齐

【面试题】
1. 结构体怎么对齐? 为什么要进行内存对齐

2. 如何让结构体按照指定的对齐参数进行对齐

3. 如何知道结构体中某个成员相对于结构体起始位置的偏移量

4. 什么是大小端?如何测试某台机器是大端还是小端,有没有遇到过要考虑大小端的场景

 答:

1.提高访问效率

2.#pragma pack(n)

3. 参照例例8

4.大端(低地址存高位)小端相反

例8

class A {
public:
	char a;
	double b;
	int c;//17-20
	class B {
	public:
		char a;//25-25
		double b;//33
		int c;
	};
	B d;
};
int main() {
	//求B中的成员变量b距离起始位置偏移的位置
	A a;
	cout << ((char*) & (a.d.a) - (char*)&a)<< endl;
	return 0;
}
//值得一提得是,建议强制类型转换用char* 
//用其他的不一定会是整数
//输出
//32(33-1)

this指针

例9

class Date {
public:
	void SetDate(int year, int month, int day) {
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Display() {
		cout <<_year << "-" <<_month << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
void testDate() {
	Date d1;//实例化
	d1.SetDate(2020, 1, 10);
	d1.Display();

	Date d2;
	d2.SetDate(2020, 1, 11);
	d2.Display();
}
int main() {
	testDate();
	return 0;
}

Date类中有SetDate与Display两个成员函数,函数体中没有关于不同对象的区分,那当d1调用 SetDate函数时,该函数是如何知道应该设置d1对象,而不是设置d2对象呢?
C++中通过引入this指针解决该问题,即:C++编译器给每个“成员函数“增加了一个隐藏的指针参 数,让该指针指向当前对象(函数运行时调用该函数的对象),在函数体中所有成员变量的操作,都 是通过该指针去访问只不过所有的操作对用户是透明的,即用户不需要来传递,编译器自动完 成。

等同于: 

class Date {
public:
        /*
	   this指针:类类型*const
		指向当前函数调用对象的指针-->谁调用指向谁
		作为成员函数的第一个参数
		只存在于成员函数中
	   */
	//void SetDate(Date* const this,int year,int month,int day)
	void SetDate(int year, int month, int day) {
		this->_year = year;
		this->_month = month;
		this->_day = day;
	}
	void Display() {
		cout << this->_year << "-" << this->_month << this->_day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
void testDate() {
	Date d1;//实例化
	//this指针 -->d1
	d1.SetDate(2020, 1, 10);
	d1.Display();

	Date d2;
	//this指针 -->d2
	d2.SetDate(2020, 1, 11);
	d2.Display();
}
int main() {
	testDate();
	return 0;
}

 const指针特性:

1. this指针的类型:类类型* const 

2. 只能在“成员函数”的内部使用

3. this指针本质上其实是一个成员函数的形参,是对象调用成员函数时,将对象地址作为实参 传递给this形参。所以对象中不存储this指针。

4. this指针是成员函数第一个隐含的指针形参,一般情况由编译器通过ecx寄存器自动传递, 不需要用户传递

 面试题:

1.this指针存在哪里?

2.this指针可以为空吗?

 1.this指针式成员函数形式参数,存在栈内,优化后会存在ecx寄存器上

2.请看例10

例10

class A {
public:
	void PrintA() { 
	cout << _a << endl; 
}
void Show() { 
	cout << "Show()" << endl;
} 
private:    
	int _a;
};
int main() {
	A* p = NULL; 
	p->PrintA(); 
	p->Show();
}
//程序崩溃
class A {
public:
	void PrintA() { 
	cout << _a << endl; 
}
void Show() { 
	cout << "Show()" << endl;
} 
private:    
	int _a;
};
int main() {
	A* p = NULL; 
//	p->PrintA(); 
	p->Show();
}
//输出
//show()

总结:

this指针是否可以为空?

     可以为空:不进行解引用操作。

     不可以为空:进行解引用操作。

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